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Metalldampfgleichrichter, insbesondere Quecksilberdampfg'roßgleichrichter,
mit mehreren am Deckel des Gleichrichtergefäßes befestigten Kül-ilzylindern Die
Erfindung betrifft Metalldampfgleichrichter, insbesondere Quecksilberdampfgroßgleichrichter,
mit mehreren am Deckel des Gleichrichtergefäßes befestigten Kühlzylindern. Es sind
bereits Metalldampfgle'ichrichter, insbesondere auch Quecksilberdampfgroßgleichrichtier,
mit mehreren am Deckel des Gleichrichtergefäßes befestigten, konzentrisch um die
Gefäßachse mit Abstand voneinander angeordneten Kühlzylindern bekanntgeworden, bei
denen in dem Ringraum zwischen dem innersten und dem nächstgrößeren Kühlzylinder
kranzförmig angeordnete, in Schutzrohren befindliche Anoden vorgesehen sind.
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Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Metalldampfgleichrichter der
vorerwähnten Art besteht darin, daß mit den bisherigen Mitteln und Kühlanordnungen
kein sicheres Mittel zur Vermeidung von Betriebsstörungen gefunden wurde. Besonders
groß ist bei Quecksilberdampfgleichrichtern sehr hoher Leistung immer noch die Gefahr
des Auftretens von Rückzündungen, Kurzschlüssen o. dgl.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die erwähnten Nachteile ausgeschlossen,
wenn der innerste Kühlzylinder an seinem nach der Kathode zu liegenden Ende in einen
in der Mitte entsprechend der unteren Weite des von dem innersten Kühlzylinder gebildeten
I#ühlschachtes durchbrochenen Doppelkonns ausläuft, der in den vor den Anodenschutzrohröffnungen
liegenden Teil des Lichtbogenweges, die Schutzrohröffnungen nach unten hin nahezu
vollständig abdeckend, hineinragt. An das untere Ende des innersten Kühlzylinders,
der oben im Gegensatz zu der äußeren Begrenzung des die Anoden enthaltenden, von
den Kühlzylindern gebildeten Ringraums einen ringförmigen Spalt mit dem Gefäßdeckel
für den Dampfdurchtritt freiläßt, schließt sich ein aus Isoliermaterial bestehender
Zy-
linder an. Dieser Zylinder reicht vorteilhaft bis in das Katliodennietall
herab und grenzt so einen äußeren ringförmigen" den Lichtbogenansatz aufweisenden
Teil des Kathodenmetalls von einem inneren, durch besondere Mittel bis zur Verdampfung
beheizten Teil ab. Der innerste Kühlzylinder kann ' nach der Kathode zu eine
konische Erweiterung aufweisen, an die sich der Doppelkonus anschließt. An den zentralen
Kühlkörper ist zweckmäßig ein Kühlmittelkreislauf angeschlossen, der von dem Deckelkühler
über eine Pumpe und einen Erhitzer unmittelbax zum Kathodenbehälter führt,
In
den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt.
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Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch, einen Metalldampfgleichrichter
und die Abb. 2 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform von Großgleichrichterii.-.'
Abb. 3 ist ein vertikaler Teilschnitt durch den mittleren Kühler mit einem
Wärmeregler oder Thermostaten.
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Der in Abb. i dargestellte Großgleichrichter hat einen Hauptbehälter
7 und einen isolierten Kathodenbehälter 8 mit dem Quecksilberkathodenteich
811. Die Wände des Gleichrichterbehälters sind mit einem Kühlmantel 9
und
der Kathodenbehälter mit einem Kühlmantel io versehen. Von der Mitte des Deckels
ii des Kessels hängt ein zylindrischer Kühlmantel 12 herab, der an seinem ünteren
Ende in einem doppelt konischen Körper 13 endigt. Der Kühlmantel 12, und der konische
Körper 13 werden durch Wasser gekühlt, das durch das Rohr 14 zugeführt und durch
ein Rohr 15 abgeführt wird.
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Eine Anzahl Anoden 16 sind kranzartig um den oberen Teil des Kühlkörpers
12 und oberhalb des konischen Körpers 13 angeordnet. Jede Anode ist mit einem
Schutzrohr 17 versehen, dessen Boden durch ein Gitter 18 abgeschlossen ist. Um den
Anodenschaft 2o ist eine Hülle ig aus Quarz angeordnet, die in eine in dem Anodenkopf
16 vorgesehene Ausnehmung hineinragt. Um die Hülle ig ist eine Ouarzscheibe 21 gelegt,
die auf dem oberei Teil des Anodenkopfes 16 ruht und von dem unteren Ende des Anodenisolators
22-absteht. Dieser Zwischenraum sowie die Quarzhülle ig. sind für die Vermeidung
von Rückzündungen besonders wesentlich.
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Die kranzartig angeordneten Anoden 16 liegen verhältnismäßig dicht
an dem mittleren Kühlmantel 12, d. h. viel näher an dem Kühlmantel 1:2 als
an den Seitenwänden des Kessels 7. Die gesamtefi Anoden sind von einem Zwischenkühlmantel
:24 umgeben, der wiederum von einem äußeren Kühlmantel umschlossen sein kann. Der
äußere Kühlmantel 25 und der Kesselkühlmantel 9 bilden die äußersten
Wände, an denen sich das Quecksilber kondensiert, um in flüssigem Zustand nach der
Kathode zurückzufließen.
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Außer einer mittleren Dan-.Lpfströmung, die von der Kathode emporsteigt,
gibt es eine radiale Dampfströmung, die unterhalb der konischen Ablenkfläche nach
den Seitenwänden des Kessels und dem Außenkühler 25
gehen, um sich schließlich
zu vereinigen und den Hg-Dampf an den Wänden des Kesselkühlers 9 und des
Außenkühlers 25 zu. kondensieren.
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Hierbei ist es wesentlich, daß# der mittlere Kühler eine niedrigere
Temperatur hat als der emporschießende Ouecksilberdampfstroni, so daß der Quecksilbirdampf
sich an diesem Kühler kondensiert. Die Temperatur dieses .Kühlers ist jedoch vorteilhaft
höher als die der Endkondensationswände, so daß der expandierende Dampf, der an
Geschwindigkeit und Druck verliert, als entionisierter Dampf schnell weiter geführt
wird. Der mittlere Kühler 24 hat vorteilhaft eine Temperatur, die annähernd derjenigen
der Ternperatur des inneren Kühlers 1:2 entspricht.
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Bei dem Gleichrichter nach Abb. i wird das bei 3o eintretende Kühlwasser
zuerst in die Kathodenkühler io, dann durch eine nachgiebige Verbindung
31 und das Eintrittsrohr 3:2 in den Kesselkühler 9 geführt.
Den Kesselkühler verläßt es durch das Austrittsrohr 33
und tritt in den Außenkühler
25 ein. Beim Verlassen des Außenkühlers 25 durch das Austrittsrohr
35 kommt das Kühlwasser in den Zwischenkühler:24, von dem es durch die Rohre
36 nach dem Rohr 14 des mittleren Kühlers 12 und dem Konus 13 fließt.
Das Wasser tritt aus dem mittleren Kühler 12 durch das Rohr 15 nach dem Deckelkühler
38, von wo. es durch das Ablaßrohr 39 (Abb. i links oben) abgeführt
wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform befindet sich das wärmste Kühlwasser
im Kühler 12 und das kältesle Kühlwasser in dem Kesselkühler 9
und dem Außenkühler
25.
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Die in Abb. i dargestellte Ausführung ist besonders empfindlich gegen
plötzlich auftretende Belastungen. Die meisten bisherigen Rückzündungen erfolgen
besonders gern, wenn die Belastung plötzlich erhöht wird, z. B. bei plötzlicher
Steigerung der Belastung von :25 0/, der Vollast bis zu 2oo % der Volllast.
Die Häufigkeit der Rückzündungen steht unter solchen Umständen im Verhältnis von
etwa i : iooo. Es hat sich nun herausgestellt, daß nach einer solchen Belastungserhöhung
der Lichtbogenabfall einige Minuten lang wesentlich höher und sehr unbeständig wird.
Dies wird besonders auf die Langsamkeit zurückgeführt, mit der sich die Kathodenflecke
über die Oberfläche des Ouecksilberteiches ausbreiten, um die erhöhte ffelastung
zu führen, sowie auf die Zeit, die erforderlich ist, um die Durchschnittstemperatur
der Oberfläche des Quecksilberteiches auf den erforderlichen Wert zu erhöhen, bei
dem eine größere Menge Quecksilberdampf für den Lichtbogenweg entwickelt wird. Mit
anderen Worten, in der dargestellten Ausführung kann der mittlere Dampfstrom unter
Umständen nicht groß genug sein, um eine ausreichendeAnzahl von entionisiertenQuecksilbermolekülen
in die Gegend unter den Anodenschutzrohren 17 zu führen, so daß dort nicht
eine genügende Anzahl von Gasteilchen
vorhanden ist, um den erhöhten
Belastungsstrom ohne übermäßigen Lichtbogenabfall zu führen.
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Es gibt nun zwei Möglichkeiten, diese Schwierigkeiten zu beseitigen.
Eine Mög,-lichkeit besteht darin, daß eine Hilfsquelle für Quecksilberdarhpf für
die entionisierte Flamme, wie in Abb..2 dargestellt, verwendet wird. In diesem Falle
wird der rohrförmige Ablenkkörper43 aus Quarz zwischen dem mittleren Kühler 12 und
dein mittleren Teil des Quecksilberteiches vorgesehen, welcher von dem Kathodenkühler
io, wie bei 44 angegeben, wärmeisoliert ist. Eine Heizung45 ist in diesem mittleren
Quecksilberteich vorgesehen, mittels deren das Quecksilber in beliebiger Menge verdampft
werden kann. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung werden in'dem äußeren, wirksamen,
ringförmigen Teil des Ouecksilberteiches 47 eine oder mehrere Zündanoden 46 vorgesehen.
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Abb. 2 zeigt ferner eine hängend angeordnete rohrförmige Ablenkfläche
49, die von dem Deckel ii in der Umgebung der kranzartig angeordneten Anoden 16
herabhängt und dazu dient, den Dampfstroni nach unten an den Mündungen der Schutzrohre
17 vorbeizuleiten.
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Ein anderes Verfahren, um einen größeren mittleren Dampfstrom zu erhalten,
die für die in Abb. i dargestellte Ausführung besonders vorteilhaft ist, ist in
Abb. 3 gezeigt, in welcher die Mündung des mittleren Kühlers 12a in Form
eines erweiterten Trichters, wie bei 51 angegeben ist, ausgeführt ist, so daß sie
sich über die ganze Oberfläche des Quecksilberteiches ausbreitet. Auf diese Weise
ist es möglich, daß eine größere Menge von Ouecksilberdampf durch den mittleren
Kühi-er 12a hindurchgeht, ohne daß es erforderlich ist, darauf zu warten, daß die
ganze Fläche des Quecksilbers bei plötzlicher Belastungserhöhung die Temperatur
der Kathodenflecke annimmt.
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Die neue Gleichrichteranordnung ist be-_ sonders vorteilhaft für Gleichrichteraggregate
sehr hoher Leistung, bei denen an Stelle eines einzigen hoch leistungsfähigen Gleichrichters
eine Anzahl einzelner Teilgleichrichter, die gegebenenfalls übereinander angeordnet
sind, verwendet werden.